自動車工学の進歩
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概要

マイクロ波支援スパークを使用した湿式エタノール燃料SIエンジンの安定限界拡張

ベンジャミン・ウォルク

先進的なエンジンは、燃料と空気の混合気を希釈し、圧縮比を高めた状態で動作させることで、効率を高め、排出量を削減できますが、希釈レベルが高い場合、安定したエンジン動作範囲は燃焼の開始と火炎伝播によって制限されます。内燃機関の動作範囲を確実に拡張する先進的な点火技術は、次世代の高効率エンジンの実用化に役立ちます。日本のイマジニアリング株式会社が開発中のマイクロ波補助点火プラグは、プラズマ補助燃焼によりガソリン燃料エンジンの安定動作範囲を拡大することがこれまでに示されていますが、その動作を制限する要因は十分に特徴付けられていませんでした。今回の実験研究には、(1) 湿式エタノール燃料エンジンの安定動作範囲を拡大するためのマイクロ波補助点火プラグの能力を調査すること、および (2) マイクロ波が点火プロセスを強化する程度に影響を与える要因を調べるという 2 つの主な目標があります。安定性の範囲は、不安定性の指標として図示平均有効圧力の変動係数、および効率の指標として図示特定エタノール消費量を調べることによって調査される。エンジンをわずかに希薄な空燃比で運転するとエンジン効率が向上し、不安定性の発生により、混合物が希薄になりすぎると、希薄燃焼に関連する効率向上が最終的になくなる。マイクロ波支援点火により、希釈によって引き起こされる不安定性が減少し、超希薄条件での不安定なスパークのみの動作と比較して効率が向上した。マイクロ波支援スパークは、強化されていない火炎核の発達が十分に遅い場合、平均初期火炎核発達を速めることも促進する。マイクロ波支援による火炎発達強化と計算されたシリンダ内パラメータとの相関関係は、強化と火炎核に蓄積されるエネルギー量との間に関係があることを示唆しているが、ばらつきのために、テストされたすべてのケースを規定する統一的な経験的相関関係を導出することはできなかった。